산소 농도에 따른 용융지 동역학

서브머지드 아크 용접에서 플럭스로부터의 산소 이동은 표면 장력을 변화시켜 용융지 동역학에 결정적인 영향을 미치지만, 그 기저 메커니즘은 충분히 이해되지 못했습니다. 본 연구는 다중 경로 산소 이동 모델과 동적, 영역별 표면 장력 계산을 최초로 결합한 포괄적인 수치 프레임워크를 개발하여 이 중요한 간극을 해소합니다. 다양한 산소 수준에 대한 시뮬레이션 결과 분석은 특정 산소 수준이 원심 확산 흐름과 구심 환류 흐름 간의 경쟁을 결정함을 보여줍니다. 낮은 산소 조건에서는 확산 흐름이 지배적이어서 더 넓은 용융지를 형성합니다. 반대로, 산소 함량이 증가함에 따라 마랑고니 대류가 역전되어 외부 확산 흐름은 감소하고 구심 흐름은 강화되어 용융지 폭이 크게 수축합니다. 또한, 높은 산소 함량은 내부 와류를 유도하여 더 깊은 용입을 촉진하고 후방에서의 응고를 지연시킵니다. 본 연구는 산소 함량에 의해 유도되는 유동 패턴 전환의 메커니즘을 규명하고, 플럭스 산소 공급 조절을 통한 용접부 형성 제어의 물리적 기반을 제공합니다.